浇口套挤压铸造工艺技术较为突出特点

近年，浇口套挤压铸造工艺技术，较为突出的创新点有如下几个方面：
     2.1 双重挤压铸造形式的发展。
     双重挤压铸造是继“直接挤压”和“间接挤压”之后，一种正发展的挤压铸造新形式，它实际上是将“直接挤压”和“间接挤压”两种形式结合起来，靠间接挤压法成形毛坯，用直接挤压法（闭式模锻）压实铸件，以达到其组织致密，形状尺寸精确，表面光洁度好的目的，由于其兼有直接挤压和间接挤压的优点，近年发展很快。
    它是靠下挤压冲头5将浇入料缸4中的液态金属推入已预闭合锁模的上、中模（2、3）和预留有一定压下量（h）的上挤压冲头1组成的型腔中，并继续保压（此称为第一次挤压），然后，上挤压头1再下行施以高压，即对凝固中的铸件实施第二次挤压（锻压）直至将铸件压实并完全凝固。此种工艺，国内也有多种名称，如“连铸连锻”，“铸锻双控成形”和“二次补压”等，其定义的范围也有所局别。
     5、下挤压冲头
     双重挤压铸造已发展有如下多种工艺形式，如局部补压，带供料系统的双重挤压及镁合金双重挤压等。
     为局部补压方式生产汽车铝轮毂的工艺过程示意图。[11]其第二次挤压主要实施在其轮毂中心的厚大部位。使用此项技术的，还有A356铝储气罐体件[12]美国SPX公司的铝泵体件[4]和作者研制的空压机高硅铝缸体件等。
  
     必须指出为实施双重挤压，其模具须设计成可预合模，可锁模，并可实施两次挤压的功能，其挤压铸造设备须是有三个独立操控的油缸的液压机，以便可实现，预合模并锁模、第一次挤压和第二次挤压动作。此液压机必须用电脑（PLC）控制，以便可精确掌握，浇注至第一次挤压、第二次挤压的时间间隔。
双重挤压是当前挤压铸造形式的一种新发展，它在为复杂高质量的或铸造性能差的变形合金的铸件生产，提供了一种有潜力的工艺形式。
     2.2  挤压铸件的热处理技术
     一般情况下，只要工艺、工装设置合理，挤压铸件是可以进行固溶热处理的，但在实际生产中，尤其是间接挤压铸件，在固溶处理时往往会出现“起泡”缺陷，使热处理无法进行。上世纪九十年代后期，造成我国挤压铸造摩托车铝轮产量急剧下滑，与当时热处理技术未过关有直接关系。对此国内外进行了不少研究，作者也进行了工作[13-14]。为控制热处理“起泡”缺陷，应尽量减少气体及夹渣卷入液态金属中。为此，要采取如下措施：
      ①须严格控制液态金属的充型速度（浇口速度），一般情况下，要控制在0.8m/s以下。对直接挤压铸造，此由挤压冲头速度来控制，一般在0.1～0.4m/s之间，间接挤压铸造由浇口速度，或铸件最窄处速度来测算，一般控制在0.5～1m/s之间。
      ②应使用水剂涂料，要禁止用油剂或腊基涂料，而且浇注前，一定要将料缸，型腔中的水气吹干。
      ③要解决好模具的集渣，排气问题，对挤压铸造模具，一般是采用模具的配合间隙，排气槽，集渣包，顶杆等进行排气；对于形状复杂又要求严格的铸件，有的还需使用排气块，排气阀，甚至真空等方法排气。
      ④在模具的进料系统及内浇道设计时，要尽量采用自下而上的立式挤压充型（进料）系统，减少液态金属流对型芯和模腔壁的正面冲击，使液态金属的浮渣和已凝固的硬壳尽量挡在料缸内，形成料饼或进入渣包中，并使型腔中气体能顺利排出。图6为一种典型的挤压料缸与内浇口的设计图，多数情况下，自下而上的中心进料比侧面的横向进料更有利于排气并减少气体的卷入。
     2．3 半固态挤压铸造技术
     半固态加工是当前正快速发展的一项新技术，由于挤压铸造产品的优质特性，使半固态挤压铸造（或称半固态锻造）受到产业界的关注，近年也有一定的发展/[15，16]
     日本宇部公司开发的UNRC半固态流变铸造新工艺，与该公司生产的VSC，HVSC挤压铸造机相结合，即形成一整条半固态挤压铸造生产线。其工艺流程为：

 UNRC半固态流变挤压铸造工艺示意图
1、浇勺  2、储液器  3、陶瓷盖  4、空气  5、感应圈  6、挤压料缸
     此种工艺可适合于生产铸造铝合金，变形铝合金和镁合金铸件，其力学性能能略高于挤压铸件，而且生产成本还低于挤压铸造（参见图8）是一种低成本的半固态工艺[3，17，18]

  UNRC工艺与挤压铸造、触变铸造生产成本的比较
（产品：1.5kg重的铝合金万向节）
     日本东芝公司在其设计生产的DXHV和DXV型挤压铸造机基础上，将其挤压料缸（Shot Sleeve）增加冷却控温系统（参见图9），使由电磁泵经管道输入的液态金属在此挤压料缸中经冷却控温，成半固态后由冲头挤压充型并压力下凝固。此设备是在不增加其它装置的条件下，也实现了半固态挤压铸造的全过程生产。用此工艺开发的A356，A357合金汽车零件性能良好，并已在尼桑（Nissan）汽车上使用[19]。
     一般情况下，用各种方法制备的半固态浆料（坯料），都是可以用挤压铸造工艺成形零件的，目前，国内外研究开发的半固态挤压铸造铝合金的产品有A356铝轮毂A357汽车转向节，2L117高硅铝活塞，Y112汽车中间轴螺塞以及空气压缩机铝活塞，斜盘，连杆等[29，30]。

     2.4 计算机技术的应用
     当前，计算机技术在挤压铸造工艺中的应用开发，主要围绕两方面；第一是进行挤压铸造过程的数据模拟（CAE）以进行挤压铸造工艺参数及模具设计的优选。在文献[20，21，22]中，分别介绍了用MAGMAsoft，Angcasting和Jscast铸造软件对摩托车镁合金轮毂、铝合金支架和汽车空调铝合金缸体进行铸造过程的数据模拟，以给出铸件充型和凝固过程的任何时刻的温度场，速度场，压力场和凝固顺序分布图等。以便可分析判断实际铸造过程中出现缩松，缩孔，裂纹及卷气的可能性，进行工艺参数，模具结构设计的优化。报告均表明，使用CAE技术后，可大大减少工艺试验的次数，节省了时间和资金的投入，提高了产品质量.

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